(57)【要約】 【課題】  トナーを現像剤に補給するかどうかの判断に使用されるトナー濃度センサの出力電圧は、トナー濃度センサの感度や、現像剤の使用環境に影響される。そのため、補給が正常に行われない場合がある。【解決手段】  本発明の画像形成装置は、２成分現像剤のトナー濃度を計測するときの感度を調整するコントロール電圧入力部を備えるトナー濃度センサを備え、前記コントロール電圧入力部への入力電圧を予め設定された係数で修正する修正手段と、前記修正手段への印加電圧の電圧値を  上記２成分現像剤の使用環境に基づいて決定する印加電圧決定手段と、上記印加電圧決定手段によって決定された電圧を供給する電圧供給手段を備え、上記トナー濃度センサの出力電圧に基づいて上記現像剤にトナーを補給するかどうかを判断する判断手段を備える構成により、トナー濃度センサの感度を最適な領域で使用できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２成分現像剤のトナー濃度を計測するときの感度を調整するコントロール電圧入力部を備えるトナー濃度センサを備え、前記コントロール電圧入力部への入力電圧を予め設定された係数で修正する修正手段と、前記修正手段への印加電圧の電圧値を  上記２成分現像剤の使用環境に基づいて決定する印加電圧決定手段と、上記印加電圧決定手段によって決定された電圧を供給する電圧供給手段を備え、
上記トナー濃度センサの出力電圧に基づいて上記現像剤にトナーを補給するかどうかを判断する判断手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記係数の設定は、抵抗での分圧を用いて実現される請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記使用環境は、温度、湿度、累積印刷量の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーとキャリアとからなる現像剤を使用して印刷を行うプリンタ、複写機、複合機等の印刷機能を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用したプリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置に設けられた現像器は、現像器内に充填された現像剤のトナー濃度を測定するためのトナー濃度センサを備える。このトナー濃度センサには、現像剤の透磁率に基づいて出力電圧が変化する透磁率センサが用いられていることが多い。
【０００３】
画像形成装置は、トナー濃度センサから出力される出力電圧が基準の電圧と比べトナー濃度の低い状態を示す出力電圧となると、現像器に対してトナーの補給を行う。補給用のトナーは、現像器と同じ現像ユニットに収納されたトナーカートリッジに充填されている。画像形成装置は、トナーカートリッジに備えられた補給ローラを回転させて、トナーカートリッジから現像器へとトナーを送る。
【０００４】
トナーが補給され、トナー濃度センサから出力される出力電圧が基準の電圧を示す電圧となると、画像形成装置は、補給ローラを停止させてトナーの補給を終了する。このように基準の電圧、即ち基準のトナー濃度となるように制御される。しかし、温度、湿度の変化により、トナー濃度センサーの感度が変化したり、現像剤自体の物性が変化する。また、現像剤の印刷量等により現像剤が劣化する。このため、前記基準電圧やトナー濃度センサの感度を、現像剤セット時の初期の出力電圧をもとに環境や現像剤の使用時間により調整するのが一般的である。
【０００５】
このように印刷に使用される現像剤は、主に２通りの出荷形態を採っている。主に複写機に使用される現像剤は、通常、現像器に充填されずに、画像形成装置と別に出荷される。機械設置時、あるいは現像剤交換時には、サービスマンが現像器に現像剤を投入し、調整を行う。サービスマンは、まず、トナー濃度が既知の現像剤を現像器に投入する。そしてサービスマンは、トナー濃度センサの出力電圧が標準出力電圧値になるように、複写機に導入された補正用プログラムを動作させ、トナー濃度センサの感度を調整するコントロール電圧の設定が行われる。（特許文献１）
一方、主にプリンタで使用される現像剤は、通常、工場においてトナー濃度が初期濃度の状態で現像器に充填されて、現像器と一緒に出荷される。プリンタの現像器に備えられたトナー濃度センサは、出荷前に工場において調整作業が行われる。プリンタの現像器に備えられたトナー濃度センサの調整作業は、現像器に配置される電気回路の抵抗値等を調整することで行われる。工場で出力電圧の調整作業が行われて出荷されるので、ユーザは、プリンタに現像器を装着しさえすれば、出力電圧の調整作業を行わなくても、印刷をすることができる。
【特許文献１】特開平１０−１７１２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複写機等の設置、メンテナンスは基本的にサービスマンが行う。従って、トナー濃度センサの初期設定はサービスマンのみが動作させうるモードで行なう事が出来る。すなわち、新品の現像剤を現像器に投入後、初期設定を開始すると、現像剤を現像器内でトナー濃度センサ出力が安定するまで攪拌し、その後そのときの環境により決定される基準出力値となるようにトナー濃度センサの感度がコントロール電圧を調整することにより設定され、以後使用中もこのコントロール電圧を調整することによってトナー濃度を所望の濃度に制御することができる。従って、トナー濃度変化に対するトナー濃度センサの出力値の変化が最もリニアな関係の領域で使用することができる。
【０００７】
一方、プリンタ等では、現像器はユニット化されており、機械の設置や、現像器、現像剤の寿命時における交換もユーザーが行なうことが一般的である。従って、現像器は、工場における調整作業の際に、基準トナー濃度の現像剤でトナー濃度センサの出力値がある基準値となるようにコントロール電圧を抵抗値等を調整し、一定の感度となるようにされている。そのため、工場で調整された抵抗値等を使用環境に応じて変更し、上記のようにトナー濃度センサの感度を調整することは実質上不可能である。このため、使用環境の変化による調整は、目標とする基準の電圧値を使用環境により変更することにより行なうのが一般的である。
【０００８】
しかし、前記基準の電圧値のみを変更する場合、トナー濃度センサのトナー濃度変化に対するトナー濃度センサの出力値の変化が少ない領域で制御しなければならない状況となりえる。このため、制御できるトナー濃度の幅が大きくなってしまう。そのため、特にカラー印刷を行なう場合には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのうち、１色でもトナーの濃度が薄かったり、濃かったりすると、画質の劣化が目立つ。
【０００９】
そこで、本発明は、画像形成装置への現像器のセット時に特別な調整作業を必要とすることなく、且つ最適なトナー濃度センサの感度領域でトナー濃度制御を行える画像形成装置を提供することを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の、特許請求範囲第１項に係わる画像形成装置は、２成分現像剤のトナー濃度を計測するときの感度を調整するコントロール電圧入力部を備えるトナー濃度センサを備え、前記コントロール電圧入力部への入力電圧を予め設定された係数で修正する修正手段と、前記修正手段への印加電圧の電圧値を  上記２成分現像剤の使用環境に基づいて決定する印加電圧決定手段と、上記印加電圧決定手段によって決定された電圧を供給する電圧供給手段を備え、上記トナー濃度センサの出力電圧に基づいて上記現像剤にトナーを補給するかどうかを判断する判断手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
このような構成とすることにより、工場出荷前に現像器に現像剤を投入して、修正手段への印加電圧を同一値として、トナー濃度センサの出力電圧を所定の電圧になるように係数を設定し、この係数が修正手段に設定される。機械使用時は修正手段への印加電圧の電圧値を２成分現像剤の使用環境に基づいて決定するため、最適なトナー濃度センサ感度領域にて使用することができる。
【００１２】
本発明の、特許請求範囲第２項に係わる画像形成装置は、特許請求範囲第１項に記載された画像形成装置において、上記係数の設定は、抵抗での分圧を用いて実現するものである。この係数の設定に抵抗での分圧を用いると、画像形成装置の製造コストをそれ程増大させずに係数の設定が可能となる。
【００１３】
本発明の、特許請求範囲第３項に係わる画像形成装置は、特許請求範囲第１項又は第２項に記載された画像形成装置において、上記使用環境は、温度、湿度、累積印刷量の少なくとも１つであるものである。この使用環境に基づいて、印加電圧の電圧値を決定するため画像形成装置のトナー濃度を所望の値に設定が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
画像形成装置への現像器のセット時にサービスマンが特別な調整作業を必要とすることなく、最適なトナー濃度センサの感度領域にてトナー濃度制御を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の画像形成装置のトナー供給部分の概略図を示す。本発明の画像形成装置は、図１に示すように、感光体１０１に可視像を形成するための現像ユニット１０２を備える。現像ユニット１０２は、トナー１０３が充填されたトナーカートリッジ１０４と、キャリアとトナーが混合された現像剤１０６が収納される現像器１０５を備える。
【００１６】
現像器１０５は、現像剤１０６のトナー濃度を測定するトナー濃度センサ１０７を備える。本実施の形態においては、トナー濃度センサ１０７に、現像剤１０６の透磁率に基づいてトナー濃度を測定する透磁率センサが採用されている。また、トナー濃度変化に対するトナー濃度センサ出力の変化を調整するコントロール電圧入力部を備える。
【００１７】
トナー濃度センサ１０７の感度は、トナー濃度センサ毎に異なる。また、現像器によって、現像剤の攪拌状態も微妙に異なるため、トナー濃度やトナー濃度センサ１０７に入力されるコントロール電圧が同じであっても、各トナー濃度センサ１０７の出力電圧が異なる。このため、現像ユニット１０２には、図２に示すように、トナー濃度センサ１０７のコントロール電圧入力部に入力される電圧を工場出荷時に予め設定された係数で修正する修正手段２０１が備えられている。
【００１８】
本実施の形態においては、上記修正手段２０１による修正は、抵抗２１０の分圧を用いて実現されている。上記抵抗２１０は、抵抗値が一定の固定抵抗２１１と可変のバリアブル抵抗２１２との２つが直列に配置されて構成されている。固定抵抗２１１は、トナー濃度センサ１０７にトナー濃度測定用の電圧を供給する画像形成装置１００に備えられた電圧供給手段２０６と、トナー濃度センサ１０７との間にこれらと直列に配置される。一方、上記バリアブル抵抗２１２は、固定抵抗２１１とトナー濃度センサ１０７の間の分岐と接地の間に配置されている。
【００１９】
上記修正手段２０１の分圧比の設定は、画像形成装置１００が出荷される前に工場で行われる。工場での分圧比の設定は、画像形成装置１００に現像ユニット１０２が実装される前に行われる。
【００２０】
工場の作業員は、一定温度、一定湿度の下で、トナー濃度が初期濃度（例えば５％）の現像剤が充填された現像器１０５に備えられたトナー濃度センサ１０７と接続された抵抗２１１に標準印加電圧（例えば５Ｖ）を入力する。作業員は、標準印加電圧を入力したときの、上記トナー濃度センサ１０７から出力される出力電圧が標準出力電圧（例えば２Ｖ）となるように、上記バリアブル抵抗２１２の抵抗値を設定する。このようにして固定抵抗２１１とバリアブル抵抗２１２の分圧比が設定される。
【００２１】
このようにバリアブル抵抗２１２の抵抗値が設定されることで、固定抵抗２１１とバリアブル抵抗２１２との抵抗値の比で上記修正手段２０１に入力された電圧が分圧され、バリアブル抵抗２１２に掛かる電圧と同じ電圧がトナー濃度センサ１０７に入力される。各現像ユニット１０２に対して、抵抗２１０の分圧比を設定することによって、各現像器１０５に備えられたトナー濃度センサ１０７の出力電圧は、トナー濃度センサ１０７の感度や現像器に影響されなくなり、規格化される。
【００２２】
従来、依頼人の画像形成装置が設置されている場所にサービスマンが出向いて調整作業をしていたことに代えて、分圧比の設定を工場で行うことで、サービスマンの人件費を削減できる。そのため、ユーザは、画像形成装置を購入後直ぐに印刷することができる。
【００２３】
また、上記修正手段２０１に入力される電圧を修正するために用いる係数をメモリに格納して、画像形成装置１００に導入されたプログラム等を用いて出力電圧の電圧値の補正を行うことができる。しかし、係数を格納するメモリ等を現像ユニット１０２に搭載すると現像ユニット１０２が非常に高価となるが、抵抗２１０の分圧を用いれば、現像ユニット１０２の製造コストをアップさせずに、出力電圧の補正を行うことができる。
【００２４】
バリアブル抵抗２１２の抵抗値の設定後、作業員は、現像ユニット１０２を画像形成装置１００に組み込むか、あるいは機械とセットで梱包され出荷される。  
【００２５】
トナー濃度センサ１０７の出力電圧は、感度だけでなく、現像剤１０６の使用環境にも影響される。そのため、同じトナー濃度センサ１０７で同じトナー濃度の現像剤１０６のトナー濃度を測定する場合であっても、現像剤１０６の使用環境が異なれば出力電圧が異なる。そのため、分圧比が工場で設定されても、現像剤１０６の使用環境が変化すると、トナー濃度センサの出力電圧がトナー濃度と対応しない電圧値となる。現像剤１０６の使用環境は、例えば画像形成装置１００周辺の温度、湿度、現像剤が印刷した累積印刷量である。また、前記画像形成装置１００周辺の温度、湿度、現像剤が印刷した累積印刷量により現像器より感光体へ付着するトナー量が異なるため画像形成装置１００周辺の温度、湿度、現像剤が印刷した累積印刷量である目標とするトナー濃度を変更したいときもある。
【００２６】
画像形成装置１００は、現像剤１０６の使用環境を計測して、計測結果に基づいて、トナー濃度センサ１０7に入力されるコントロール電圧を制御する。
【００２７】
図２に示すように、本発明の画像形成装置１００は、画像形成装置１００の周囲の温度、湿度を計測する温度センサ２２１、湿度センサ２２２と、現像剤１０６の累積印刷枚数を管理する印刷量管理手段２２３を備える。印刷量管理手段２２３は、画像形成装置１００が印刷する画像データに基づいて、印刷するドット数や、枚数あるいは現像剤の攪拌時間など算出して、ドット数や枚数をカウントする。上記印刷量管理手段２２３がカウントしたドット数や、枚数あるいは現像剤の攪拌時間は、現像剤の交換の際にユーザなどによってクリアされたり、上記印刷量管理手段２２３自身が現像剤の交換を検知してクリアする。さらに、画像形成装置１００は、図３（ａ）に示すように、温度、湿度、図３（ｂ）に示すように累積印刷量と印加電圧の補正電圧を対応付けたテーブル２２０を備える。標準印加電圧は工場での印加電圧、例えば５Ｖが基準となり、温度、湿度は工場での調整時の環境が基準となり、例えば温度２０〜２１度、湿度４０〜５０％が基本とすると、例えば湿度が４０〜５０％で温度が１９〜２０度では＋０．１Ｖ、２１度〜２２度では−０．１Ｖの補正電圧となる。また、累積印刷量が０〜１０００枚では０Ｖ、１００１〜１００００枚では−０．１Ｖ、１０００１〜５００００枚では−０．２Ｖとなる。
【００２８】
画像形成装置１００の主電源がオンとなると、上記印加電圧決定手段２０２は、上記温度センサ２２１、湿度センサ２２２、上記印刷量管理手段２２３などから現像剤１０６の使用環境を取得する。上記印刷量管理手段２２３は、取得した使用環境と対応する調整電圧をテーブル２２０から読み取る。上記印加電圧決定手段２０２は、読み取った調整電圧を加算し電源供給手段２０６に通知する。例えば、温度が１９度で湿度が４５％、累積印刷量が３００００枚のときは、標準印加電圧の５Ｖに温湿度補正値＋０．１Ｖと累積印刷量の補正値−０．２Ｖを加算し、（５＋０．１−０．２）＝４．９Ｖを印加電圧として決定する。
【００２９】
上記電圧供給手段２０６は、通知された印加電圧を上記修正手段２０１へと出力する。上記修正手段２０１に入力された入力電圧は、抵抗２１０においてトナー濃度センサ１０７の感度に応じた電圧に分圧によって修正され、修正された後、トナー濃度センサ１０７に入力する。
【００３０】
以上のように、現像剤１０６の使用環境に応じて上記電圧供給手段２０６が出力する入力電圧が決定され修正手段２０１によりトナー濃度センサ１０７のコントロール電圧が補正されるので、トナー濃度センサ１０７の出力電圧は感度の高い領域で出力できトナー濃度制御の精度を使用環境に影響されず保つことができる。      
【００３１】
トナー濃度センサ１０７の出力電圧は、トナー１０３を現像剤１０６に補給するかどうかを判断する判断手段２０３に入力される。上記判断手段２０３は、出力電圧が、トナー１０３を補給する電圧値となると、補給モータ２０５を回転させてトナーカートリッジ１０４内に設けられた補給ローラ１０８を回転させて、トナー１０３を現像器１０５内に補給する。上記判断手段２０３は、トナー濃度がある一定濃度以上を示す電圧値に出力電圧がなると、補給モータ２０５を停止させ、トナー１０３の補給を終了する。
【００３２】
このように、出力電圧は、トナー１０３の補給を行うかどうかの判断材料となる。そのため、出力電圧がトナー濃度センサ１０７の感度や現像剤１０６の使用環境に影響されて、正しくトナー濃度を測定できないと、トナー濃度低いにも関わらずトナーの補給が行われなかったり、トナー濃度が十分高いにも関わらずトナーの補給が行われてしまうことが発生する。トナーの補給が正確に行われないと、印刷した画像データが薄かったり、濃すぎたり、かすれたりする。
【００３３】
本発明の画像形成装置１００においては、トナー濃度センサ１０７の出力電圧がトナー濃度センサの感度や現像剤の使用環境に影響されないため、出力電圧はトナー濃度を正確に示すため、トナーの補給が正常に行われる。
【００３４】
尚、画像形成装置と現像剤は、工場での調整作業の後、現像器から現像剤を抜き出して、別々に出荷されても良い。画像形成装置と現像剤が別々に出荷される場合であっても、ユーザは、調整作業をしなくても、現像剤を購入して現像剤を現像器に投入すると、画像形成装置を用いて印刷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の画像形成装置のトナー供給部分の概略図。
【図２】本発明の画像形成装置の概略ブロック図。
【図３】テーブルの模式図。
【符号の説明】
【００３６】
１００  画像形成装置
１０２  現像ユニット
１０３  トナー
１０５  現像器
１０６  現像剤
１０７  トナー濃度センサ
２０１  修正手段
２０２  印加電圧決定手段
２０３  判断手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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